宇宙膨胀

宇宙加速膨胀是宇宙的膨胀速度越来越快的现象。以天文学术语来说，就是宇宙标度因子　 a ( t ) {displaystyle a(t)} 的二次导数是正值，这意味着星系远离地球的速度，随着时间演进，应该会持续地增快。这速度是哈勃定律里所提到的退行速度。于1998年观测Ia超新星得到的数据，提示宇宙的膨胀速度正在加快。物理学者索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特与亚当·里斯“透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀”，因此，共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。在过去数年中，从各方面独立观测得到的结果，证实了宇宙加速膨胀的正确性，这包括宇宙微波背景辐射、宇宙的大尺度结构、宇宙的年龄、对于超新星更精确的观测量、星系团（galaxy cluster）的X射线性质。假若现在宇宙正在膨胀，则其密度必定也正在减低，因为物质与物质之间的空间正在加大。假若继续加速膨胀，则最终除人类自己所处的室女座超星系团之外，所有其它星系团都会极端红移、加速远离，侦测它们会变得更加困难，遥远的宇宙也会变得越加黑暗。现在，天文学者已研究出很多解释宇宙加速膨胀的模型，这包括某种形式的暗能量：宇宙常数、第五元素、暗流体（dark fluid）、幻能量（phantom energy）。暗能量具有负压强，相当均匀地分布于空间。这是暗能量所具有最重要的性质之一。根据宇宙论假说大撕裂，幻能量会造成以指数函数增加的发散扩张，战胜本域星系团的重力，将室女座超星系团彻底撕裂，然后会撕裂银河系、太阳系、最后甚至小小原子。对于宇宙膨胀加速度的测量是决定宇宙的终极命运的关键。但是，这重要发现可能在短期内不会达成。随着宇宙膨胀，暗物质的密度会比暗能量的密度减低更快。最终结果是暗能量会成为主控因素。更确切地说，假设宇宙体积加倍，则暗物质密度会减半，但暗能量密度大致保持不变（假若暗能量是宇宙常数，则暗能量会保持不变）。在宇宙常数模型里，暗能量已经主控了物质的质能，而宇宙膨胀大约是时间的指数函数。根据这模型，在未来，膨胀的标度因子加倍时间（从 a ( t ) {displaystyle a(t)} 变为 2 a ( t ) {displaystyle 2a(t)} ）大约为114亿年。